专栏

<p>使用赫歇尔太空望远镜,天文学家在我们对导致恒星及其行星系统诞生的物理过程的理解方面取得了巨大进步</p><p>在近四年的时间里观测天空,观察嵌入星际气体云中的冷宇宙尘埃的发光赫歇尔空间天文台为天文学家提供了前所未有的一瞥我们银河恒星摇篮“我们是由明星制造的”,天文学家卡尔萨根着名地说,作为制造我们的原子 - 我们的身体,我们的家园,我们的星球 - 很大程度上来自前几代恒星确实,恒星和行星不断出生在最密集和最冷的分子云袋中,它们由混合物形成,这种混合物主要由气体组成,但也含有少量混入的灰尘</p><p>一个宇宙回收过程,恒星也会在它们消亡后返回它们的再加工材料,丰富了遍布所有星系的星际介质,包括我们的银河系,其核炉中产生的重元素以及结束大质量恒星生命的猛烈爆炸期间天文学家们早就意识到恒星在星际物质聚集在一起并形成凝聚,然后分解成碎片时形成 ​​- 未来恒星的种子 - 但是这个复杂过程的许多细节仍然不清楚,直到不久之前,关于恒星诞生的理解是什么使得欧洲航天局的赫歇尔空间天文台成为了开拓性的任务,于2009年启动并运行至2013年理解我们所生活的宇宙,是无数致力于早期思想家,哲学家以及最近科学家不断努力的数千年来的一项令人着迷的努力</p><p>这一连续过程被重大发现所打断,这些发现通常都是通过发现来实现的</p><p>新仪器打开世界的另一个窗口,放大或扩大我们的感官在过去的四个世纪里,望远镜一直在进行更深入和更详细的观察,望远镜是建立我们对宇宙的物理理解的关键</p><p>同样,天文探测器的进展 - 从人眼到摄影板,几百年前,在过去的一个世纪里,对于各种各样的电子设备来说,这对于这些研究的发展来说同样具有革命性</p><p>在19世纪,除了可见波段以外的波长发现光,以及它在二十世纪的天文学中的应用,进一步推进了这一过程,揭示了全新的宇宙源和现象,以及已知物体的意外方面</p><p>物体越冷,它发出的光的波长就越长,所以观察远红外线和天线的天空</p><p>毫米级域提供了进入宇宙中一些最冷源的通道,包括温度为50 K甚至更低的冷气和灰尘</p><p>具有35米主镜的望远镜 - 有史以来观测到的最远的红外波长 - 探测器冷却到绝对零度以上,Herschel可以在前所未有的灵敏度和空间分辨率下进行观察,这些波长对于研究缠结是至关重要的恒星形成的云层使得赫歇尔能够更好地绘制冷尘直接发射图,而不是其前身,包括美国 - 荷兰 - 英国红外天文卫星(IRAS),欧空局红外空间天文台(ISO),美国宇航局斯皮策太空望远镜和日本宇宙航空研究开发机构的Akari卫星尘埃是星际介质的一个次要但重要的组成部分,它掩盖了光学和近红外波长的观测结果</p><p>因此,它长期阻碍了天文学家在我们的银河系中形成恒星形成的底部</p><p>和其他更遥远的星系一样,赫歇尔完全扭转局面而不是一个问题,灰尘变成了一个天文学家的特殊资产:在天文台探测的长波长处明亮地闪耀,尘埃可以用作穿越银河系的星际气体示踪剂,最重要的是,它最密集的区域 - 分子云 - 恒星形成展开</p><p>此外,赫歇尔提供了独特的可能性,以前所未有的光谱覆盖和分辨率观察到气体云的光谱中的大量线条,这些气体云是由原子和分子产生的,尽管是少量的,但在气体中 与尘埃的观测一起,这些原子和分子线在追踪大量恒星形成云中的气体特性方面发挥了重要作用赫歇尔的几个重点项目致力于研究分子云中近处和远处恒星的诞生</p><p>在他们的银河系中,Herschel Gould带调查主要集中在靠近家乡的区域,收集了对最近的恒星形成区域的特别详细的观察,这些区域位于云中,共同形成一个巨大的环,距离该区域1500光年</p><p> Sun另一个项目,即Herschel对OB Young Stellar物体的成像调查,专门研究了大质量恒星是如何诞生的</p><p>最后,赫歇尔红外线银河平面调查通过收集360度的银河系恒星托儿所进行了全面的人口普查</p><p>银河飞机这三个观测计划单独花费了超过1500小时的观测来研究恒星的形成从这些广泛的调查中发现的一个庞大且错综复杂的丝状结构网络穿过Galaxy Finding细丝本身并不是一个新奇事物 - 在过去几十年中已经发现了类似的结构 - 但它们无处不在的存在绝对是非常了不起的Herschel是第一个在星际介质中几乎无处不在地显示细丝的天文台,从小的,只有几个光年的长度,到延伸数百光年的巨大的线,这些结构被发现在所有类型的云中,同样在那些没有持续的恒星形成天文学家想知道:为什么一些细丝会产生恒星,而另一些不会产生恒星</p><p>新数据的丰富不仅揭示了细丝是无所不在的,而且它们似乎具有非常相似的特性,至少在我们的当地社区中,无论它们的长度如何,在附近的云中观察到的所有细丝都具有通用宽度 - 大约三分之一光年这些星际细丝的起源及其通用宽度可能与星际云中气体的湍流动力学有关</p><p>实际上,宽度对应于气体经历从超音速到亚音速状态转变的典型尺度,这表明由于云中的超音速湍流而产生细丝2010年,当Herschel观测的第一次研究发表时,很明显星际细丝是恒星形成过程中的关键因素来自赫歇尔观测的证据继续堆积在以下在我们的银河系中,长丝似乎先于恒星的形成,在某些情况下,它们会促进然而,只有超过最小密度阈值的细丝似乎在恒星生产中起作用考虑到积累的证据,天文学家开发出一种新模型来解释像太阳这样的低质量恒星是如何诞生的</p><p>场景中,首先是一团细丝来自星际物质中湍流,超音速的气体运动后来,但只有在最密集的细丝中,重力才会接管:细丝随后变得不稳定并碎裂成团块,而团块又开始收缩,最终创造前恒星核心 - 未来恒星的种子即使无处不在,细丝代表构成星系星际介质的总质量的一小部分,只有最密集的细胞参与极其低效的恒星形成过程而密集的细丝结构毫无疑问是恒星诞生的首选地点,赫歇尔还观察到一些恒星似乎在没有细丝的地区形成确定巨大的恒星,超过太阳质量的几倍,是罕见但极其明亮和强大的物体,对环境产生重大影响它们的形成一直是一个难以解释的难题,因为很难协调巨大的它们形成时产生的辐射压力,因为它足以分散物质并完全阻止吸积过程由于所涉及的质量和能量输出较大,这些恒星必须在与发现的恒星不同的条件下生存</p><p>在他们的低质量同行的出生地 正如赫歇尔的观察所揭示的那样,巨大的恒星似乎形成于巨大的结构附近,如脊(大质量,高密度长丝)和轮毂(球状物质团块),它们可能在普通细丝的交汇处出现</p><p>气体和尘埃,山脊和枢纽可以提供支持巨大恒星胚胎生长所需的持续物质流在这些极端环境中,也称为“迷你星暴”,恒星形成可以达到非常强烈的水平,最终产生恒星星团主要是大质量恒星在强调导致高质量恒星和低质量恒星形成的不同现象的同时,赫歇尔也将它们聚集在一个共同的框架内</p><p>作为在所有尺度上发生的连续过程的一部分,星际物质被搅动向上,压缩和限制在各种丝状结构中,其在重力作用下随后会破碎并随后碎裂在不到十年的时间里,天文学家利用赫歇尔的非凡数据展示了如何通过简单和普遍的过程来理解看似复杂的恒星形成现象</p><p>附近星系的观测表明类似的过程可能在起作用我们银河系的范围也超出了恒星形成区域的调查期间,赫歇尔还在非常年轻的恒星周围观察到许多原行星盘,让人们看到最终会形成这些恒星行星系统的原材料</p><p>然而,作为新的观察为旧问题提供了答案,出现了许多新问题,其中一些仍未得到解答天文学家仍在研究恒星形成的一些关键方面,例如分子云中细丝的起源,物质增加的动态以及作用过程中的磁场来解决其中的一些问题,特别是形成o f细丝,赫歇尔对各种分子云的观测结果与这些云中磁场的测量结果进行了比较,使用ESA的普朗克卫星和地面观测站获得,以及数值模拟的预测</p><p>比较表明,磁场倾向于垂直于最密集的恒星形成的细丝并与较低密度的细丝平行,称为条纹,流入更密集的细丝,有助于它们的生长未来的研究和更详细的观察将需要确认和阐明磁场的方式正如所建议的那样,在恒星形成过程中发挥着重要作用,有助于加深我们对这种迷人现象的理解来源: